Bài tập máy thủy khí

PHẦN 2: MÁY THUỶ KHÍ 1) Bơm nước có lưu lượng Q = 16 lít/s, ống hút có: d=150mm; l=10m; l=0,03; z=6,2. Áp suất tại cửa vào của bơm . Tính chiều cao hút (độ cao đặt bơm). 2) Bơm li tâm đặt với độ cao hút là zh = 3,795m. Tôn thất trong ống hút hwh=1,505m. Tại miệng ra của bơm có . Độ cao giữa 2 bể HT=68m. Hai bể hở. Xác định cột áp của bơm và tổn thất trong đường ống đấy. 3) Bơm ly tâm bơm nước từ bể hở A lên bể hở B theo hệ thống đường ống sau: Đường ống hút l1=8m d1=100mm l1=0,03 x1=6 Đường ống đẩy l2=16m d2=75mm l2=0,035 x2=10 Khoảng cách giữa 2 bể: Ho=18m Q=8 lit/s h = 0,75 a. Xác định cột áp, công suất trên trục bơm. b. Vẽ đường đặc tính lưới Hl(Q) với Q= (0 ¸ 10) lit/s, 4) Bơm ly tâm bơm nước từ bể hở A lên bể hở B theo hệ thống đường ống : Đường ống hút: l1=10m d1=100mm l1=0,025 x1=2 Đường ống đẩy: l2=30m d2=75mm l2=0,027 x2=12 Chênh lệch độ cao giữa hai bể: Ho=11m Lưu lượng bơm Q = 7 l/s Hiệu suất h = 0,6 Xác định cột áp, công suất trên trục bơm. 5) Bơm nước lưu lượng Q= 16 l/s làm việc trong hệ thống đường ống: Đường ống hút: d1=150mm, l1=10m, l1=0,03, z1=6,2. Đường ống đẩy: d2=100mm, l2=30m, l2=0,03, z2=10 Chênh lệch độ cao giữa hai bể: Ho=11m. Hai bể hở. Ap suất chân không tại cửa vào của bơm a) Tính chiều cao hút hs b) Tính cột áp và công suất trên trục của bơm, biết hiệu suất của bơm là 0,75. 6) Bánh công tác bơm ly tâm có Qlt=500 lit/s, D2=480mm, b2=100mm, b2=25o, số cánh Z=6, hiệu suất thủy lực hH=0,92, cho C1u= 0. Số vòng quay của bơm là 1600v/ph. Xác định cột áp thực của bơm. 7) Bơm ly tâm có Ql=167 lít/s, D2=340mm, b2=32mm, b2=20o, số cánh Z=8, hiệu suất thủy lực hH=0,94, C1u= 0 Số vòng quay của bơm là 1450v/ph. Xác định cột áp thực của bơm. 8) Xác định kích thước D1, lưu lượng Q, số vòng quay n và số vòng quay đặc trưng ns của turbine làm việc với cột áp H=6m, công suất N=200kW Turbine này tương tự với turbine mô hình D1M=0,7m, HM=1m, NM=5kW, nM=200v/ph, hiệu suất hM=0,86. 9) Một trạm thủy điện có tổng lưu lượng Qå=64m3/s và cột nước H=19m. Turbine của trạm tương tự với turbine mô hình có các thông số sau: D1M=0,7m, HM=1m, NM=6,2kW, nM=114v/ph, QM=0,74m3/s. Xác định đường kính D1, lưu lượng Q, số turbine cho trạm, số vòng quay đặc trưng, các thông số quy dẫn và công suất N của turbine. Biết rằng turbine nối với máy phát có n=250v/ph. Hiệu suất của turbine thực và mô hình là bằng nhau. 10) Một trạm bơm có tổng lưu lượng Qtrạm=26,01 m3/s và cột áp H=10m. Bơm được chọn tương tự với bơm mô hình có các thông số sau: DM=0,3m, QM=0,1028 m3/s, HM=1,21m, nM=580v/ph, hM=0,8 - Xác định số lượng bơm, đường kính, công suất trên trục của mỗi bơm. Biết bơm của trạm có số vòng quay n=250 v/ph - Tính số vòng quay đặc trưng của bơm và cho biết đây là loại bơm gì. 11) Một trạm thuỷ điện, có cột áp H=17,5m. Tuabin đã chọn cho trạm (có D1=1,2m) thì được thiết kế để làm việc với cột áp Htk=25m, Qtk=12,7m3/s, ntk=300v/ph và có công suất Ntk=2750kW. Xác định công suất, lưu lượng, số vòng quay khi tuabin này làm việc trong điều kiện của trạm và đạt hiệu suất bằng hiệu suất thiết kế. Xác định hiệu suất này. Tính số vòng quay đặc trưng của tuabin và cho biết đây là loại tuabin gì. Tính các thông số qui dẫn của tuabin ở chế độ làm việc này. 12) Nước chảy trong 1 hệ vòng kín gồm 1 bơm và 1 bộ làm nguội có hệ số cản z=20. Tổng chiều dài của các ống nối là 4L=40m, đường kính ống d=40mm, hệ số ma sát đường ống l=0,02. Điểm A trên đường ống nối với ống đo áp hở, độ cao nước dâng lên trong ống là Z=4m. a) Xác định cột áp, công suất trên trục của bơm. Biết lưu lượng của bơm Q=3,76 lit/s, hiệu suất bơm h=0,7. b) Xác định áp suất tại cửa vào của bơm. c) Xác đinh giá trị Z nhỏ nhất bằng bao nhiêu để trong hệ thống không có áp suất chân không. Bơm 2L L L z Z A Ống đo áp suất tại A d) Xây dựng pt đặc tính lưới và vẽ đường đặc tính lưới của hệ thống này. Htinh A 13) Bơm ly tâm có đường đặc tính cho theo bảng ứng với số vòng quay n=900v/ph, bơm nước từ bể A lên bể B theo đường ống : Đường ống hút: l1= 20m d1= 200mm l1= 0,02 Đường ống đẩy: l2= 100m d2= 150mml2= 0,025 Htĩnh = 6m a) Viết pt đặc tính lưới và vẽ đường đặc tính lưới với Q=(0 -- 70)lít/s b) Xác định lưu lượng, cột áp, công suất trên trục bơm. c) Thay đổi số vòng quay của bơm để lưu lượng giảm 25%, xác định cột áp của bơm. d) Không thay đổi số vòng quay của bơm, Xác định x2’ để bơm làm việc với lưu lượng 30l/s e) Tính số vòng quay đặc trưng và cho biết đây là loại bơm gì. Đường đặc tính bơm (n=900v/ph) Q[l/s] 0 10 20 30 40 50 60 70 H[m] 12,6 13,2 13,6 13,2 12,6 11,5 9,5 7,5 h % 0 46 65 78 82 80 73 60 14) Bơm ly tâm có đường đặc tính đã cho trong bảng với số vòng quay 1450v/ph bơm nước từ bể A àbể B theo đường ống xi phông có độ dài 3L=75m, đường kính d=50mm. Độ chênh mức nước trong 2 bể a=8m, điểm cao nhất của ống xi phông nằm cách mức nước bể A b=5m. Biết rằng hệ số ma sát đường ống l=0,025. Bỏ qua tổn thất cục bộ a)Vẽ đường đặc tính lưới với Q = (0 -- 8) lit/s b) Xác định lưu lượng, cột áp và hiệu suất của bơm. c) Xác định áp suất ở điểm cao nhất (K) của ống xi phông. d) Khi không lắp bơm, hãy xác định lưu lượng chảy trong ống và áp suất tại điểm K; nhận xét về áp suất này. Q[l/s] 0 2 4 6 8 H[m] 13,2 14,2 13 9,5 4 A Bơm 2L L a b B K h % 0 40 65 60 35 15) Một tua bin có đường kính tính toán D=0,2m, làm việc với cột áp H=3m. Các điểm làm việc của tuabin cho trong bảng sau: Điểm làm việc Q (m3/s) n(v/ph) h (%) Ntr nI1 QI1 NI1 A 0.0840 995 52 B 0.0839 790 78 C 0.0831 667 82 D 0.0803 398 78 E 0.0780 288 52 Tính các thông số quy dẫn tại từng điểm làm việc A, B, C, D, E Tính số vòng quay đặc trưng của tuabin và cho biết đây là loại tuabin gì? 16) Bơm piston tác dụng kép có đkính piston D=75mm, đkính cần piston d=25mm, hành trình piston S=150mm, công suất của đcơ dẫn động bơm là 2,8 KW. Số vòng quay của trục động cơ nđc=60v/ph. Hiệu suất lưu lượng là 0,865; hiệu suất cơ khí là 0,935; hiệu suất thủy lực bằng 1. a) Xác định lưu lượng trung bình thực của , áp suất làm việc, cột áp của bơm.gd=0,8. gnước b) Xác định lưu lượng tức thời trên đường ống đẩy tại thời điểm t=2s và t'=t+0,5s biết rằng tại thời điểm t=0, tay quay và thanh truyền nằm trên đường thẳng và tay quay có chiều quay ngược chiều kim đông hồ 18) Một bơm tiêu hao 1 công suất trên trục N=5,5 kW, biết áp suất dư ở cửa ra của bơm là pd ra=2at và áp suất chân không ở cửa vào là pckv=0,4at. Vận tốc trên đường ống đẩy v=4m/s, đường kính ống đẩy dđ= 75mm. Đường kính ống hút dhut =100mm Tính lưu lượng, cột áp và hiệu suất của bơm BÀI TẬP TẠI LỚP (THỜI GIAN 45’) Xác định các thông số làm việc của bơm 2 BR và hệ số dao động lưu lượng của bơm, cho biết: Mô đun của răng: m=6 mm Số răng của 2 BR: Z1 = Z2 = 14 răng Góc ăn khớp: a = 20o Chiều rộng tương đối của BR: Số vòng quay của trục bơm: n=1450 v/phút Ap suất của chất lỏng làm việc: p=25 at; hQ=0,86; hck=0,82 Bơm cánh gạt tác dụng đơn có các kích thước sau: bán kính trong cuả stato: R = 54mm bán kính của roto: r = 49mm Chiều rộng của cánh gạt: b=25mm; Số cánh gạt: 2 cánh Số vòng quay của trục bơm: 1500v/ph Ap suất chất lỏng làm việc: 25 at; hQ=0,88; hck=0,95 Xác định Qmax, Qmin, hệ số dao động lưu lượng, công suất cực đại trên trục bơm Tính toán các thông số trên khi số cánh gạt là Z=6 cánh, so sánh với kết quả ở câu a. Kết luận. Lời giải: Bơm bánh răng: D=m . Z = 6 . 14 = 0,084 m a) Q = Qlt . hQ = 0,003581 . 0,86 = 0,00308 m3/s b) Hệ số dao động lưu lượng: c) Công suất trên trục: Bơm cánh gạt: e = R - r = 5 mm; w = 2.p.1500/60 = 157, 08 rad/s Bơm 2 cánh gạt: j = 180o: Qjmax = 2.r.e.b.w = 2.0,049.0,005.0,025.157,08 = 0,001924 m3/s j = 90o & 270o: Qjmin = (r-0,5e).e.b.w = (0,049 - 0,5 . 0,005).0,005.0,025.157,08 = 0,000913 m3/s Công suất trên trục: Bơm 6 cánh gạt: j = 180o: Qjmax = 2.r.e.b.w = 2.0,049.0,005.0,025.157,08 = ……… m3/s j = 180o – (360 o /6 cnh)/2 =150 o BÀI TẬP MẪU Bơm ly tâm có đường đặc tính của bơm cho theo bảng ứng với số vòng quay n=1600v/ph. Q[l/s] 0 2 4 6 8 10 12 14 H[m] 15 15,5 15,7 15 14 12 10 8 h % 0 40 60 74 78 70 60 40 bơm nước từ bể A lên bể B (bể hở).Cho Hluoi tĩnh = 11m Đường ống hút: l1= 10m d1= 100mm l1= 0,025 z1=2 Đường ống đẩy: l2= 30m d2= 75mm l2= 0,027 z2=12 a) Vẽ đường đặc tính bơm H(Q); h(Q); b)Viết pt đặc tính lưới và vẽ đường đặc tính lưới với Q=(0 -- 14)lít/s b') Cho Q=8 lit/s, độ cao đặt bơm là Zh=4m; Tính áp suất chân không tại cửa vào. Cho nhiệt độ làm việc là To=30OC, có xảy ra xâm thực hay không? c) Xác định lưu lượng Q, cột áp H, công suất trên trục bơm. d) Giữ nguyên số vòng quay của bơm, Tính hệ số tổn thất cục bộ trên đường ống đẩy z2‘ để hệ thống làm việc với lưu lượng Q’ bằng 6 lit/s Nếu giữ nguyên hệ thống lưới (không điều chỉnh van trên đường ống đẩy) và thay đổi svq của bơm để hệ thống làm việc với lưu lượng Q’ bằng 6 lit/s; hãy xác định cột áp của bơm trong trường hợp này. So sánh với pp điều chỉnh van đẩy. e)Thay đổi số vòng quay của bơm để lưu lượng tăng 50%, tính n' f) Tính số vòng quay đặc trưng ns của bơm. Giải: Q[l/s] 0 2 4 6 8 10 12 14 Hluoi[m] 11 11,25 12 13,28 15,1 17,33 20,11 23,4 Giao điểm A của đường Hlưới và HBơm : QA= 7,3 lit/s HA= 14,4m hA=76% d) A' (Q'=6 lit/s) => H'=15m (xác định từ đặc tính bơm) SỐ VÒNG QUAY ĐẶC TRƯNG: =72 vòng/ph e)Thay đổi số vòng quay của bơm để lưu lượng tăng 50%, tính n' - Xác định điểm làm việc mới: An' (10,95 l/s, HAn'=18,6m) - Pt Parabol đồng dạng (tập hợp những điểm đồng dạng với An' Lập bảng: Q[l/s] 0 2 4 6 8 10 12 14 H(P)i[m] 0 BCT bơm hướng trục: D=600mm; db=0,2 D Q=750 lit/s; n=730v/ph; w1= 13,25 m/s; w2= 7,1 m/s; 1. Xây dựng tam giác vận tốc cho dòng trung bình 2. Xác định cm, cu